超外差式调频接收机
简述超外差式接收机的工作原理
简述超外差式接收机的工作原理超外差式接收机是广播和通信中最主要的一种调频接收机。
它是通过将接收信号与一个高稳定的、本地的振荡器频率混合，产生出一个中频信号，再进行放大、解调等信号处理的过程，最终实现对信号的接收和解码。
下面我们将从信号混频、中频处理和解调等几个方面简述超外差式接收机的工作原理。
1. 信号混频
超外差式接收机接收到的高频信号，首先要与本地低频信号混频。
混频的目的是把高频信号转换为中频信号。
超外差式接收机通常使用的振荡器频率是固定的，并且是高度稳定的，因此产生的混频信号频率也是稳定的。
混频后，通过带通滤波器将频率范围内的信号通过，其它信号将被阻止。
2. 中频处理
混频后得到的中频信号通常是一个比较低的频率信号。
为了放大和解调，需要对中频信号进行放大和对中频信号进行滤波，以去除不需要的信号。
中频放大器通常使用的是高品质的放大器，以保证信号的质量。
中频滤波器通常用来防止旁路信号对解调过程的干扰。
3. 解调
在中频处理之后，接下来就是解调信号的过程了。
解调信号通常是根
据不同类型的信号，使用不同的解调方式。
例如，调幅信号一般使用
检波器进行解调，调频信号则使用反馈式调制解调出原始信号。
最后，信号经过解调处理之后，就可以被输出。
总的来说，超外差式接收机在接收信号的过程中，通过混频、中频处
理和解调等多个环节的处理，最终实现了对信号的解码和输出。
它具
有灵敏度高、动态范围宽、稳定性好等特点，因此在广播和通讯领域
被广泛应用。
超外差式接收机原理
以收音机为例,但不限于收音机使用超外差技术(例如手机\CDMA等无线电通信)。
最初的收音机属于直放式收音机，它的特点是，从天线上接收到的高频信号，在检波以前，一直不改变它原来的高频频率（即高频信号直接放大）。
它的缺点是，在接收频段的高端和低段的放大不一样整个波段的灵敏度不均匀。
如果是多波段收音机，这个矛盾更突出。
其次，如果要提高灵敏度，必须增加高频放大的级数，由此带来各级之间的统一调谐的困难，而且高频放大器增益做不高，容易产生自激。
如果能够把收音机接收到的高频信号，都变换成固定的中频信号进行放大检波。
由于中频频率比变换前的信号频率低，而且频率固定不变，所以任何电台的信号都能得到相等的放大量，同时总的放大量也可以较高。
从而克服了上述矛盾。
典型地,振荡器产生一个始终比接收信号高一个中频频
率的振荡信号，在混频器内利用晶体管的非线性将振荡信号与接收信号相减产生一个新的频率即中频，这就是"外差"。
为了获得较好的选择性和灵敏度，在获得中频信号以后在加以放大，即中频放大，这样收音机的接收质量大大提高，这就是"超外差式"电路。
它有如下几个优点：
1. 由于变频后为固定的中频，频率比较低，容易获得比较大的放大量，因此收音机的灵敏度可以做得很高。
2. 由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。
3. 由于采用"差频"作用，外来信号必须和振荡信号相差为预定的中频才能进入电路，而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个良好的滤波器，其他干扰信号就被抑制了，从而提高了选择性。
浅谈超外差式接收机工作原理及应用
器 和 混频 器 组 成 。因 为 ４ ５ Ｈ ６ ｋ ｚ中频 信 号 的 频 率是 同定 的 ， 以本 机 所
振 荡 信号 的 频 率 始 终 比接 收 到 的 外来 信号 领 率 高 ４ ５ Ｈ ， 也 是 “ 外 差 ” 名 的 原 பைடு நூலகம் 。 ６ ｋ ｚ这 超 得 ３ 中频 放 大 电 路 ： 叫 中频 放 大 器 ， 作 用 是 将 变 频 级 送 来 的 中频 信 号 进 行 放 大 ， 般 采 用 变 压 器 耦 合 的多 级 放 大 器 。 中频 放 ） 又 其 一 大器 是 超 外 差 式 收音 机 的重 要 组 成部 分 ， 接 影 响着 收 音 机 的 主要 性 能 指 标 。 直
选 出 的高 频 已调 波 的载 频 经 变频 电路 变 换 成 频 率 同 定 且 低 于 载 波 的 中 频 ， 后 再 对 中频 信 号 进 行 放 大 、 调 、 频 放 大 等处 理 。不 然 解 低 同 电台 的 高频 信 号 经 变频 电路 后 变 成 中 频 信 号 （ 幅 中频 为 ４ ５ Ｈ ， 频 中 频 为 ｌ ． ＭＨ ） 后 进 行 放 大 。 调 ６ｋ ｚ 调 Ｏ７ ｚ 然
２ 变 频 电路 ）
变 频 电 路是 超外 差接 收机 中最 重 要 的 组 成 部 分 。 要 作 用 是 将 主 输 入 电路 选 出 的 各 个 电 台信 号 的 载 波 都 变 成 固 定 中频 ４ ５ ｋ ， ６ Ｈｚ 同 时 保 持 中频 信 号 与 原 高 频信 号 包 络 完 全 一致 。变 频 电路 由本 机 振 荡
技 术 的 高速 发 展 ， 多 人 认 为 收音 机 终 将 被 时 代所 淘 汰 ， 许 从我 们 的生 活 中消 失 。实践 证 明 ， 随着 人 类 科 技 的 发展 ， 线 电 收音 机 不 但 无
超外差式接收机课件
超外差式接收机在无线通信系统中主要用于信号的接收和处理，对于提高通信 质量和系统性能具有关键作用。
课程目标
掌握超外差式接收机的基本原理
01
通过本课程的学习，使学生掌握超外差式接收机的基本原理、
组成和工作流程。
理解超外差式接收机的关键技术
02
了解和掌握超外差式接收机的关键技术，如变频、滤波、放大
短波广播
短波广播使用超外差式接收机来接收短波信号，实现远距离通信和广播。
雷达系统
气象雷达
气象雷达使用超外差式接收机来接收气象目 标的回波信号，通过分析回波信号来探测气 象条件。
军事雷达
军事雷达使用超外差式接收机来接收目标的 回波信号，实现目标探测和定位。
卫星通信系统
卫星电视
卫星电视使用超外差式接收机来接收卫星信号，将其转换为视频和音频信号以便于播放。
超外差式接收机 课件
目录
• 引言 • 超外差式接收机概述 • 超外差式接收机组成 • 超外差式接收机性能指标 • 超外差式接收机应用 • 超外差式接收机调试与维护
01
引言
课程背景
无线通信技术的快速发展
无线通信技术在现代社会中发挥着越来越重要的作用，超外差式接收机作为无 线通信的关键技术之一，其研究和应用具有重要意义。
05
超外差式接收机应用
无线通信系统
无线电广播
超外差式接收机广泛应用于无线 电广播中，将信号从发射机传输 到接收机，实现音频信号的传输 。
移动通信
在移动通信领域，超外差式接收 机用于接收手机、无线麦克风等 设备的信号，实现语音和数据的 传输。
广播接收机
调频广播
调频广播使用超外差式接收机来接收高频信号，将其转换为较低频率的信号以便于播放。
超外差接收机工作原理
超外差接收机工作原理
超外差接收机是一种基于调制解调原理的无线电接收器。
它主要由前置放大器、混频器、中频放大器和解调器等组成。
当无线电信号经过天线输入到前置放大器后，在经过调制后，得到一个低频信号，即中频。
然后中频信号经过混频器和中频放大器进行处理，最终得到一个具有较高信噪比的音频信号。
超外差接收机的工作原理可以简单归纳为以下几个步骤：
1. 接收天线接收无线电信号，将它输入到前置放大器中，放大无线电信号的弱化部分，使其达到后续处理的要求。
2. 经过调制，将高频无线电信号转换为中频信号，再进行一定的滤波处理，使其获得所需的频带宽度。
3. 经过混频器和中频放大器的处理，将中频信号放大到一定的电平，以便后续的处理和解调。
4. 解调器对待处理的中频信号进行解调，将中频信号恢复为对应的基带信号，即音频信号。
超外差接收机在无线电通信中有着广泛的应用，它能够接收到频率范围内的各种无线电信号，并将其转换为可以听到的音频信号，实现了信息的传递和交流。
超外差收音机工作原理
超外差收音机工作原理
超外差收音机是一种利用超外差技术实现信号接收的收音机。
其工作原理可以简单分为两个步骤：调频和解调。
在调频过程中，收音机首先将接收到的射频信号通过一个固定频率的振荡器进行混频。
混频是通过将射频信号与振荡器的输出信号相乘，得到两个频率之和和两个频率之差的信号。
其中，射频信号与振荡器的输出信号之和是高频信号，而差频信号则是中频信号。
接下来，由于中频信号的频率相对稳定，可以进行进一步的处理。
接下来是解调过程。
在超外差收音机中，解调是利用一个固定频率的振荡器，将中频信号与其输出信号相乘。
这样，原本以中频信号为载波的调制信号就被转换为低频信号，即基带信号。
这样一来，我们就可以得到原始的音频信号。
总结起来，超外差收音机利用混频和解调的过程实现信号的接收和解码。
通过进行频率转换和信号处理，最终得到了可以听到的声音。
超外差调频
超外差调频接收机设计一、 调频接收机的主要技术指标1．工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。
接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应，如调频广播收音机的频率范围为(88～108)MH ，是因为调频广播收音机的工作范围也为(88～108)MHz 。
2．灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。
调频广播收音机的灵敏度一般为（2～30）uV 。
3．选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB （分贝）表示，dB 数越高，选择性越好。
一般调幅收音机频偏 10kHz 的选择性应大于20dB ，调频收音机的中频干扰比应大于50dB 。
4．频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。
调频机的通频带一般为200kHz 。
5．输出功率接收机的负载上获得的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
二 调频接收机设计1调频接收机的工作原理图一2各组成部分的功能一般调频接收机的组成框图如图一所示1）输入调频回路又称天线回路。
它的主要功能是选择所需电台的信号，抑制不需要的信号与干扰，特别是要滤除中频干扰，同时也要求输入回路的插入损耗小，并使天线阻抗和高放管的输入阻抗相匹配，并传输最大的功率，避免信号来回反射。
输入回路常常是一带通滤波器。
2）高频放大器也称射频放大器。
它应具有足够的增益，通常约为10dB ，而且要求低噪声，这样可降低整个接收机的噪声系数；要求选频放大，以抑制不需要的信号与干扰，如镜像干扰以及在混频级可能引起各种互调失真的某些信号；要求加一定得自动等性能指标起着极其重要的作用。
下图（a）是LC单调谐中频放大电路，图（b）为它的交流等效电路。
图中B1、B2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。
超外差接收机
较高阶的接收机的有时利用到二级的中频放大器以加强放大倍率和选择性，第一级中频放大器将信号变为较高的中频，然后经过第二级中频放大器（带有另一个振荡器）变为低的中频。这种架构的中频放大器具有很高的放大倍率。
音频放大器
经过中频放大器过滤和放大的信号，由检波二极体检波后(实际上就是把信号进行半波整流)剩下音频的信号，再经功率放大器放大送入扬声器发出声音。
超外差接收机是一种利用超外差原理的无线电接受机，1918年由美国无线电工程师埃德温·霍华德·阿姆斯特朗发明。超外差原理是一种利用机器内一个可变的振荡器产生的电波和外来信号混合以产生固定频率的中频信号（通常调幅无线电是450千赫兹或455千赫兹（也有262.5千赫兹），调频无线电是10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7 兆赫兹）
中频放大器
中频放大器的作用是将前置放大器和可变振荡器混合后产生的其他频率的信号过滤，仅将以中频=455千赫兹(KHz)为中心的频带放大。中频放大器的主要元件是两个455千赫兹(KHz)的中频带通滤波器。中频带通滤波器（有时也叫中频变压器）对于以455千赫兹为中心的频带以外的信号有不错的滤波。一般中频放大器的放大倍率为30-60分贝(dB)，如不采取适当的屏蔽，过高的放大倍率可能会引起正回授振荡。
超外差接收器
模块有些厂家将调幅调频接收器组合乘模块，例如TDQ-9A等模块更多电子元件资料
构造
超外差接收机主要由下列几个部分组成
前置放大器
前置放大器的作用是放大调变的频率信号，过滤其他频率的信号。通常由一个可变电容和固定电感组成的滤波电路和一个电晶体放大线路组成。收音机的前置放大器的调幅波段通常是540 千赫兹(KHz) 至 1600 千赫兹(KHz)。
可变振荡器
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摘要此次高频课程设计，我选择设计《简易调频接收机》，接收机是各种通信系统中一个十分重要的组成部分，而通信技术在我们的生活中广泛应用。
这里想要得到一个超外差式调频接收机。
超外差是目前很多接收机广泛采用的技术，与直接放大式接收机相比，超外差具有很多突出的优点，灵敏度好，易得到足够大且比较稳定的放大量，易调整等。
所谓超外差，就是利用本地产生的等幅震荡波与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预先确定的频率的方法，即变为固定的中频。
接收机分为以下几部分构成：选频网络、高频小信号放大、变频、中频放大、鉴频、低频功放。
整个电路的设计应注意以下几方面：选择性好的级应尽量靠前，因为在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去，效果最佳。
整机的灵敏度，选择性，通频带等主要取决于中放级，而噪声则主要取决于高放或混频级。
所以在考虑中放级时，应在满足频带要求与保证工作稳定的前提下，尽量提高增益；而在考虑高放级时，则增益成为次要矛盾，主要应尽量减小本级的内部噪声。
总的来说，设计一部接收机时必须考虑全面，妥善处理一些相互牵连的矛盾。
关键词：调频接收机超外差混频目录摘要 (1)目录 (2)第一章绪论 (3)1.1 引言 (3)1.2 主要技术指标 (3)1.2.1. 工作频率范围 (3)1.2.2.灵敏度 (3)1.2.3. 选择性 (3)1.2.4. 通频带 (4)1.2.5. 输出功率 (4)1.3 总体方案 (4)1.3.1 原理框图及组成部分 (4)1.3.2工作原理 (5)1.3.3 部分波形变换图 (5)第二章部分电路分析 (6)2.1 高频小信号放大电路 (6)2.2变频电路 (8)2.2.1 混频器电路 (8)2.2.2 本地振荡 (10)2.3 中频放大电路 (11)2.4 鉴频电路 (12)第三章仿真 (14)3.1 高频小信号放大器电路仿真 (14)3.2 混频电路及仿真 (16)3.3 本地振荡电路仿真 (17)3.4 中频放大电路 (18)3.5 鉴频电路 (19)3.6 低频放大电路 (20)第四章心得体会 (21)附录参考文献 (22)第一章绪论1.1 引言本次设计，目的是设计一个简易超外差调频接收机。
现代通信与人们的生活紧密相关，任何通信离不开信号的调制发送和解调接收，且这些系统中核心技术就是高频电子技术，因此，此选题有重要的意义。
在超外差调频接收机设计过程中，将其分为高频放大，混频，本振，中放，鉴频，低频功放。
进一步学习高频电子电路，掌握电路仿真技巧。
超外差式接收机的核心是混频器部分，混频器与本地振荡器一起构成变频器，将接收到的不同载波频率转变成固定的中频。
然后解调放大。
1.2 主要技术指标1.2.1. 工作频率范围接收机系统可以就收到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围，在整个接受的波段范围内就要满足主要指标，工作频率必须和发射机的频率相对应。
因为调频广播接收机的频率范围为88-108MHZ，这是因为调频广播的发射机频率为88-108MHZ。
中频频率：465KHZ.1.2.2.灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度。
通常用输入电压的大小来表示，接受的信号越小，灵敏度越高。
调频广播接收机的灵敏度为5-30uV.1.2.3. 选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需要的信号，或衰减不要的信号的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高选择性越好。
调频接收机中的中频抗干扰应大于50dB。
1.2.4. 通频带接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。
调频接收机的通频带一般为200KHZ.1.2.5. 输出功率接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率成为不失真功率。
输出功率≥100mW。
1.3 总体方案1.3.1 原理框图及组成部分超外差调频接收机是由天线，输入回路，高频放大器，混频器，本地振荡器，中频放大器，检波器，低频功放组成。
原理框图如图1-1图1-1 接收机结构图1.3.2工作原理如图示，天线接收到微弱的高频信号，经输入回路选频为f1，经高放送入混频器，本振输出另一高频f2，送入混频。
混频器的输出为含有f1,f2,(f1+f2),(f2-f1)等频率分量的信号。
接调频混路得中频f3=f2-f1=465kHZ.再经中频放大，获得足够高增益，然后检波器检出低频信号，经过解调器解调后，由低频功放级放大。
由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。
1.3.3 部分波形变换图1）混频器前后输入波形如图1-2将输入波形和本地载波送入混频器，得到一个差频，其频率降低了，波形的形状不改变。
图1-2 混频前后波形2）中频放大器输入前后波形如图1-3将中频信号放大，提高其增益。
频率不改变。
图1-3 中频放大前后波形3）鉴频前后的波形如图1-4把等幅的调频波变换成幅度按调制信号规律变化的调频调幅波，然后，用振幅检波器把幅度的变化检出来，得到原来的调制信号。
第二章部分电路分析2.1 高频小信号放大电路如图2-1所示，为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。
它不仅要放大高频信号，还要有一定的选频作用，因此，晶体管的负载为LC并联谐振回路。
在高频情况下，晶体管本身的级间电容及连接导线的分布参数等会影响频率和相位。
晶体管的静态工作点由电阻RA2,RA3,RA4及RA1决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
对于此高放，要求是：（1）工作稳定，放大器可能会产生正反馈，他影响放大器的稳定工作，严重时会引起震荡，使放大器变成振荡器，。
因此，正常工作重要保证放大器远离震荡状态而稳定工作。
（2）选择性好，即有一定的通频带。
（3）失真小，增益高，且工作频率变化时增益变动不应过大，工作频率越高，晶体管的放大能力越小，增益越低。
增益变化太大时，灵敏度相差将很悬殊。
高频放大器是用来放大高频信号的器件，高频放大器与低频相比较，它的工作频率高，但整个工作频带宽度比较窄。
在接收机中，高频放大器放所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量。
根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用晶体管做放大器件，而且用并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频。
对于高频小信号放大器来说，由于信号小，可以认为它工作在晶体管的线性范围内。
允许把晶体管看成线性元件，可以看成有源线性四端网络。
图 2-1 高频小信号放大器电路2.2变频电路2.2.1 混频器电路混频器是一个变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和本地振荡电路的输出信号加到混频器的输入端，得到一个差频。
调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，既载波与其携带的调制信号。
经过混频，输出载波的波形变的很稀疏，其频率降低了。
但音频信号的波形没有变。
通常将这个过程（混频和本振共同作用）叫做变频。
从频谱的观点看，混频的作用就是将已调的频谱不失真的搬移，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现。
输入已调波信号：u c =[U C cos Ωt]cos ωc t 本振信号：u L = U L cos ωc t那么两信号两信号的乘积为：u I = U C U L cos Ωt[cos ωc t cos ωl t]=21U C U L cos Ωt[cos(ωc +ωl )t+cos( ωc -ωl )t]如果带通滤波器的中心频率为ωI = (ωc -ωl )带宽 B= 2Ωmax 则经带通滤波器的输出为：u I =21U C U L cos Ωt[cos(ωc -ωl ) =21U C U L cos Ωt 3 cos ωl t=【U L cos Ωt 】cos ωl t混频前后的信号的波形与频谱如图2-2所示图2-2 混频前后的波形与相应频谱图在本次设计中我们采用晶体三极管混频器，晶体三极管环型混频器的优点是工作频带宽，可达到几千兆赫，噪声系数低，混频失真小，动态范围等，但其主要缺点就是没有混频增益。
由于混频器处于接收机的前端，它的噪声电平高低对整机有较大的影响，因此要求混频器的噪声系数越小越好。
由于混频依靠非线性特性来完成，因此在混频过程中会产生各种非线性干扰，如组合频率，交叉调制，互相调制等干扰。
这些干扰将会严重的影响通信质量，因此要求混频电路对此应能有效的抑制。
图2-3 混频电路2.2.2 本地振荡变频器中，为了接收信号在混频元件中产生差拍输出信号，需要产生一个等幅震荡信号，产生该信号的震荡器就称为本地振荡，。
本地振荡器具有跟踪特性。
对本地振荡器的要求是：振荡频率稳定且可进行电调，噪声小。
，本次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。
因为本振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。
所以要求本振电路的输出频率必须很稳定。
所以采用性能稳定的石英晶体振荡器。
若本振电路输出不稳定，将引起变频器输出信号的大小改变，振荡频率的漂移将中频改变。
振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性有关。
本次设计的电容改进型电容三点式电路图如图2-4所示.图 2-4 振荡电路上图即为电容反馈改进型振荡电路，43545C C C C C C =++电路中基极接地，CE 之间为C 1,CB 之间为L 与C 串联的等效电抗；在振荡频率处，选择w 0L>1/w 0C ，w 0L-1/w 0C=w 0L e ,即L 与C 串联后等效为一个电感L e ,因此此电路为电容反馈振荡器。
因为振荡等于谐振频率w 0,w 0取决于w 0L=1/w 0C 。
式中 C=11/C 1+1/C 2+1/C 3由上式可得 f 0=12π3121111C C C L++若选择C 1》C,C 2》C ，则f 0与C 1及C 2近似无关。
对于提高振荡电路的稳定度有以下几种方法：1）提高回路的Q 值，Q 越高，频率越稳定。
回路Q 值主要由电感的Q 值决定，所以要提高电感的Q 值。
所以要尽量减小损耗，提高ρ=CL.不过，ρ的提高是有一定限度的，L 太大时，损耗也增大，且C 太小时并联在回路中的杂散电容很大，杂散电容明显影响频率的稳定。
为了减小线圈的损耗，可用高频损耗小的线圈固架。
2）减小负载的影响。
减小振荡回路和负载间的耦合程度可以减弱负载的影响，不过这时传送到负载上的振荡信号也小了，所以震荡要求更高。
在振荡器和负载之间加一级射极输出器可以改善伏在对阵当期的影响。
因为射极输出器的输入阻抗较高，隔离作用较好，同时不增加振荡功率的要求。
2.3 中频放大电路中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到鉴频器鉴频。
中频放大电路对超外差接收机的灵敏度，选择性和通频带等性能指标起着很重要的作用。
中放的作用主要有两个：（1）提高增益。
（2）抑制邻近干扰。
对中放的主要要求是：工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够的通频带。